Científicos de la Universidad de Birmingham (Reino Unido) han probado el Diseño Generativo, un enfoque de diseño que se basa en el aprendizaje automático y la inteligencia artificial, para crear implantes de rodilla específicos para cada paciente. En la actualidad, los implantes de rodilla suelen fabricarse en una gama limitada de tamaños y formas. Si bien la impresión 3D ha abierto algunas posibilidades para los implantes que se adaptan a la anatomía ortopédica de un individuo, pocos se crean teniendo en cuenta otras variables importantes, como el nivel de actividad del paciente, su peso o las limitaciones de la planificación quirúrgica. La técnica de Diseño Generativo, que ya se utiliza ampliamente para diseñar automóviles y aviones, permite tener en cuenta dichos parámetros, lo que podría dar como resultado implantes más ligeros, más fuertes y más personalizados.
La medicina personalizada poco a poco se está haciendo realidad. El objetivo es que las intervenciones médicas estén altamente adaptadas al paciente al que van dirigidas, con la esperanza de que la adaptación de las intervenciones terapéuticas conduzca a mejores resultados para los pacientes y a una reducción de los casos de efectos secundarios. Ahora, los investigadores están aplicando a los implantes médicos una técnica de diseño avanzada que normalmente está más estrechamente asociada con las industrias aeroespacial o automotriz.
La técnica se llama Diseño Generativo y emplea aprendizaje automático e inteligencia artificial para crear objetos altamente optimizados para el uso previsto, como piezas de aviones que son más fuertes y pesan menos. En el contexto de los implantes biomédicos, el Diseño Generativo debería permitir implantes que tengan en cuenta parámetros biomecánicos específicos del paciente, como el peso y los niveles de actividad, así como las limitaciones en torno a la planificación quirúrgica.
"El enfoque de 'talla única' utilizado en la cirugía de rodilla para tratar la osteoartritis puede dar lugar a complicaciones importantes, principalmente debido a diseños de implantes excesivamente diseñados y, por lo tanto, limita la adopción quirúrgica y los resultados de los pacientes", afirmó Sanjeevan Kanagalingam, investigador involucrado en el estudiar. "Esta interfaz de diseño integrada con IA nos permite configurar parámetros de planificación quirúrgica personalizados y tener en cuenta la información biomecánica personal, y combinarla de forma sinérgica con la inteligencia de fabricación integrada para modelar implantes de titanio de grado médico que son específicos para cada paciente".
Hasta ahora, los investigadores han utilizado su técnica de diseño para desarrollar algunas placas de osteotomía tibial alta que normalmente se implantarían en la rodilla de pacientes diagnosticados con osteoartritis. Luego utilizaron una fusión de lecho de polvo con haz de electrones para fabricar sus diseños.
"Este enfoque de diseño generativo no solo aumenta la especificidad de las fijaciones óseas para el paciente, sino que también sirve como un marco novedoso y versátil en el diseño de implantes de carga específicos para el paciente para caderas, hombros y cirugías maxilofaciales", dijo Kanagalingam.
Estudio en la revista Progress in Additive Manufacturing : Diseño detallado para la fabricación aditiva y el posprocesamiento de placas de fijación de osteotomía tibial alta de diseño generativo